开关电源变压器设计.docx
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开关电源变压器设计
开关电源变压器设计（草稿）
开关变压器是将电压﹐通过自激励震荡或者它激励间歇震荡形成高频方波﹐通过变压器耦合到次级,整流后达到各种所需电压﹒
变压器在电路中电磁感应的耦合作用﹐达到初﹒次级绝缘隔离﹐输出实现各种高频电压﹒
目的﹕减小变压器体积﹐降低成本﹐使设备小形化﹐节约能源﹐提高稳压精度﹒
工频变压器与高频变压器的比较﹕
工频高频
＝4.4f＝4.0f
效率﹕η（／）η>（（／）
功率因素﹕ψ（系统供电）ψ>（系统供电）
稳压精度﹕Δ（／*）Δ<
适配.控制性能﹕差好
体积.重量大小
开关电源方框图
分立组件
（典形电路）
开关变压器主要工作方式
一.隔离方式:
有隔离;非隔离（）
二.激励方式:
自激励;它激励（）
三.回馈方式:
自回馈;它回馈（）
四.控制方式:
:
（）
五.常用电路形式:
非隔离共享地﹐俗称热底板
有隔离不共享地
一.隔离方式:
*√
－
取样
分立组件震荡
＋
激励
分立组件
自激励﹕用变压器自激励震荡
它激励﹕用集成它激励间歇震荡
二.激励方式:
ＩＣ
±
控制电路
单端反激励（）
控制电路
单端正激励（）
开关变压器主要设计参数
静态测试参数:
...........…………..
动态测试参数:
.....………….
材料选择参数
:
...AL..…….
:
Φ℃.Φ.……..
:
.（..）……….
:
℃.δ.……..
制程设置要求
…（）.（）.Φ.:
δ:
δ.℃……..
三.回馈方式:
它反馈﹕用集成接受输出光电
耦合信号﹐调整,达到输出稳定﹒
自反馈﹕用变压器同步于主输出
调整理,达到输出稳定﹒
;它
分立组件
＋
四.控制方式:
:
可变
恒定
脉冲宽度调制脉冲频率调制
五.常用电路形式:
单端反激励单端正激励
开关变压器主要设计参数
静态测试参数:
...........…………..
动态测试参数:
.....………….
材料选择参数
:
...AL..…….
:
Φ℃.Φ.……..
:
.（..）……….
:
℃.δ.……..
制程设置要求..
传递磁能区间增加
加曲线下降﹐Δ增加
传递能力增大﹒
:
饱和磁通（束）密度:
残留磁通（束）密度
:
饱和磁场强度:
保磁力（矫顽力）
:
初始导磁率
单端反激励调节使能量守恒定****
开关变压器应用磁滞回线描述
变压器导通和截止的变化
单端反激励（）
一.波形
变压器能量守恒﹐就是利用调整﹒
*
放电电流
Φ
Φ磁通变化
Φ
单端反激励（）波形分为:
临界状态,非连续状态,连续状态（常用状态）.
二.设计公式
／*（η）*／
／／（）
***／*
*／*ΔΔ*／π*
π／*Δ
*（／）*
（）*（）*／*
（）
／（）
单端反激励（）设计例题一
条件﹕
－﹐,20A,（设计取值）
设计﹕
）*－,*－
*√（.Δ）*√（.Δ）（）（）
）**／*2.04Aη
／（）／*（η）
）*／*
*／*
）／
）／（）*
／（）
）查表选择／183mm（1.83cm）（）
（）
）查表或Φ√√2.58mm选"铜箔"为佳Φ√,选
*π（）*选择,Φ*（）**（并绕）
）（****／*）*0.12cm
π／*Δ
）*／**.（*／*）*
Δ*／π**／*Δ
）（）*（）*／*）***
（）*（）*／**
另一种ＡＰ法,计算参数查找麻烦
单端正激励（）
能量再生线圈和波形
一﹐波形
二﹐设计公式﹕
单端正激励（）设计例题一
已知条件﹕
输入电压﹒（）,额定输出电压﹒电流﹒﹒11A
额定输出功率.最大输出功率
（）δη
设计步骤:
选择.3F.等材质
选..:
46.4mm.:
59.2mm.:
）:
*3.6A
）:
*（*）取20XXG
*（**20XXG*）,调整为
）:
*（）（*δ）
*（）（*）调整为
）:
回馈绕组.*（）（*）*（*）
）:
选择绕组线径:
Φ*120C
:
Φ*200C
:
Φ
）:
由于为安全电压.故不须包.
单端正激励（）设计例题二
已知条件﹕
输入电压﹒（）,
额定输出电压﹒电流﹒（）﹒20A
δ
设计步骤:
选择等材质
选.28C.:
87.4mm.:
取20XXG
）:
）:
**
）:
（）*（）*
）:
）:
（**）*（**）*︽
）:
︽
（）*︽
优化设计举例
）绕线空间设计:
变压器绕线空间设计得好﹐使其耦合传递最佳﹐发挥功率更佳﹐干扰更小﹐
（）
（）
（）
要求电流较大﹐漏感较小﹒均可采用分层绕法﹒
（）
（）
例一﹐音响主功率变压器
－Φ﹒
－Φ﹒
－Φ﹒
－Φ﹒
－Φ﹒
－Φ﹒
减小绕线高度﹐对理线较合理﹒
（）
（）
例二﹐辅助变压器
－Φ﹒
－Φ﹒
－Φ﹒
－Φ﹒
增强耦合性能﹐采用并联绕线﹐合理安排接线工艺﹐减小漏感﹒
（）
（）
例三﹐主功率变压器
Φ
Φ
Φ
Φ
Φ
Φ
Φ
Φ
加大耦合﹐减小漏感﹐提高负载能力﹒Φ
）绝缘空间设计
随着变压器的小形化﹐可以根据爬电距离来实现安全性能要求﹐设计产品的
目的﹐主要满足用户要求﹐符合安全性能规定﹒
﹒干燥空气爬电耐压距离﹕经验距离为1mm﹒
﹒（﹒／﹒）－三层规定﹕层>延伸变形后＞﹒
﹒线圈－线圈之间爬电耐压距离﹕＞＞1.5mm﹒
﹒边缘胶带爬电耐压距离﹕边缘安胶3mm可根据电压－﹒
﹒采用－线解决耐压距离﹕三重绝缘线层>延伸变形后耐压下降﹒
﹒胶带绝缘层解决耐压距离﹕胶带村垫一层二层﹐反贴胶带等﹒
﹒规格耐压条件（’）制程条件＊倍’﹒
﹒层间耐压要求﹕层间耐压测试要求﹐与有关﹒
胶带耐压测试
空气爬电耐压测试
0.065mm
铁平板
﹒
铁平板
耐压仪
常规安全距离
3mm
常规安全距离
6mm
保护
爬电距离
保护
）开关变压器的参数分析
一﹐漏感﹕当开关管达到高速开关时﹐（截止）由于变压器的存在﹐开关管两端就会产生浪涌电压﹒整机中可以采用（电压钳位电路）来控制.
（）
区
（）
二﹐分布电容﹕当开关管（导通）由于开关寄生电容及变压器产生浪涌电流﹐流向开关产生很大噪声﹒整机中可以采用（电流限制电路）来控制.
三﹐集肤效应﹕﹒线圈中流过高频电流时在开关频率较高﹐电流只在导线的表皮流过﹐称为集肤效应﹐高速开关下磁力线引起涡流﹐抵消中心电流﹐导线形成空心导体﹒
穿透深度Δ＝﹒／√（）高频>,线经不超过穿透深度Δ的两倍为好﹒
例﹒Δ＝﹒﹒＊＝﹒选用﹒－﹒
.关于集肤效应可选用多股线（满足>ππ*股线）满足高频负载电流﹐降低变压器温升﹒
.关于与是一对矛盾﹐一般要求变压器平衡与参数﹐不要追求愈小愈好﹐的增加会引起噪声的增加﹒
开关变压器
储蓄能量
2L*π*
Φ
Φ
Φ
储能
体积
磁场
磁感
气隙长度
π*
﹒气隙设计大小与所需要的传递能量有关﹐大气隙长度增加也就是气隙体积增加﹐电感下降﹒小容易引起电感饱和﹒
﹒气隙传递能量大小与使用的工作频率有关﹐高频时（＞）磁芯损耗加大﹒
﹒漏感﹕初级绕组次级主绕组相邻紧密﹐耦合面积大﹐（﹒夹绕）漏感量小﹒次级主绕组如果匝数少﹐疏绕或者增加匝数﹐也可减小漏感量﹒
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